انویدیا و ماشین‌های کوانتومی محاسبات کلاسیک کوانتومی را در GTC ترویج می‌کنند

در رویداد سالانه GTC، انویدیا از همکاری با ماشین‌های کوانتومی مستقر در تل‌آویو برای ایجاد معماری پیشرفته‌ای برای محاسبات کوانتومی کلاسیک خبر داد.

این همکاری قصد دارد زیرساخت های هدفمندی را برای محاسبات کوانتومی و ابر محاسبات GPU ایجاد کند که قادر به تصحیح خطای کوانتومی در زمان واقعی باشد. اولین سیستمی که با نام DGX Quantum شناخته می شود، قرار است در مرکز محاسبات کوانتومی اسرائیل مستقر شود.

>>پوشش مداوم Nvidia GTC بهار 2023 VentureBeat را دنبال کنید<<

چرا به سراغ معماری ترکیبی کوانتومی-کلاسیک برویم؟ این تلاشی است برای پر کردن شکاف قابلیتی در حالی که محاسبات کوانتومی خالص در حال ساخت است. پل‌های کوانتومی-کلاسیک، الگوریتم‌های کوانتومی یا سخت‌افزار را با سیستم‌های کلاسیک موجود جفت می‌کنند، بنابراین کار ترکیبی می‌تواند از اینجا و اکنون شروع شود.

اگر می‌خواهید کامپیوتر انقلابی بسازید [of the future]جنسن هوانگ، مدیر عامل انویدیا در کنفرانس مطبوعاتی GTC گفت، هنوز باید از انقلابی‌ترین کامپیوتر زمان کنونی برای ایجاد حقیقت پایه استفاده کنید تا بدانید که آیا کامپیوتر کوانتومی پاسخ‌های مناسبی را ایجاد می‌کند یا خیر.

او گفت: «شما نمی‌توانید الگوریتم‌های توسعه‌یافته برای محاسبات کلاسیک را انتخاب کنید و فکر کنید که برای کوانتومی مناسب هستند».

چالش کوانتومی

کامپیوترهای کوانتومی امروزی تعداد کیوبیت محدودی دارند و با مشکلات تصحیح خطای جدی روبرو هستند. اما محققان به توسعه الگوریتم‌های کوانتومی ادامه می‌دهند که در نهایت از چنین رایانه‌هایی بهره‌برداری می‌کنند.

DGX Quantum مبتنی بر GPU Nvidia این چالش ها را برطرف می کند. این سیستم با یک سیستم Nvidia Grace Hopper با مدل برنامه‌نویسی منبع باز CUDA Quantum و با پلتفرم کنترل کوانتومی OPX از ماشین‌های کوانتومی مطابقت دارد.

این ترکیب به محققان اجازه می‌دهد تا برنامه‌هایی بسازند که روش‌های کوانتومی را با محاسبات کلاسیک پیشرفته، ارائه کالیبراسیون، کنترل، تصحیح خطای کوانتومی و الگوریتم‌های ترکیبی ادغام کنند.

در GTC، تیموتی کاستا، مدیر HPC و محصولات محاسبات کوانتومی انویدیا، هشدار داد که دستیابی به مزیت کوانتومی کار دشواری است و نیازمند راه‌حل‌هایی برای چالش‌های باز متعدد است.

یک چالش انجام تصحیح خطا بر روی صدها هزار تا میلیون کیوبیت است که به محاسبات مقیاس پتا و تأخیر بهینه بین محاسبات و QPU در مدت زمان انسجام کیوبیت نیاز دارد.

مشکل دیگر این است که هر کیوبیت باید با پارامترهای مستقل متعددی که نیاز به بهینه سازی دارند کالیبره شود. اینجاست که DGX Quantum وارد عمل می شود.

ایتامار سیوان، مدیرعامل و یکی از بنیانگذاران ماشین‌های کوانتومی، گفت که سیستم کوانتومی DGX این پتانسیل را دارد که موانع موجود در زیرساخت‌های محاسباتی یکپارچه و محاسباتی کوانتومی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. او پیش‌بینی می‌کند که این ادغام زیرساخت‌های کوانتومی را قادر می‌سازد تا مقیاس سریع‌تری داشته باشند و تقاضای فزاینده برای محاسبات کوانتومی را برآورده کنند.

حالات محاسبات کوانتومی

کار کوانتومی-کلاسیک پیش‌بینی‌شده در مرکز محاسبات کوانتومی اسرائیل نشان‌دهنده روندی است که دولت‌ها به حمایت از ابتکارات کوانتومی کمک می‌کنند. بر اساس گزارش مجمع جهانی اقتصاد، حداقل 17 کشور در برنامه های ملی برای تحقیق و توسعه فناوری کوانتومی سرمایه گذاری کرده اند. دولت ها در سراسر جهان سرمایه گذاری های قابل توجهی برای حمایت از موسسات تحقیقاتی در حال توسعه فناوری محاسبات کوانتومی انجام می دهند. چین، ایالات متحده، استرالیا و کشورهای اتحادیه اروپا از جمله کسانی هستند که در ابتکارات محاسبات کوانتومی سرمایه گذاری می کنند.

دولت کانادا اخیراً برنامه ای برای سرمایه گذاری حداقل 355 میلیون دلاری (دلار آمریکا) در استعدادهای کوانتومی، پیشبرد کاربرد فناوری کوانتومی و تجاری سازی محاسبات کوانتومی به عنوان بخشی از استراتژی ملی کوانتومی جدید اعلام کرد. به طور مشابه، بریتانیا یک چارچوب قانونی برای حمایت از نوآوری در فناوری‌های کوانتومی و استفاده اخلاقی از آن اعلام کرده است.

در همین حال، دانشگاه هایی مانند مؤسسه فناوری ماساچوست، دانشگاه پرینستون و دانشگاه واترلو به طور مشترک روی توسعه نمونه های اولیه رایانه کوانتومی کار می کنند.

انویدیا به عنوان یک پلتفرم کوانتومی

انویدیا که یک بازیگر کلیدی در محاسبات کوانتومی است، فهرست بلندبالایی از پیشنهادات را با هدف تسریع تحقیقات کوانتومی، طراحی الگوریتم، توسعه و کشف برنامه‌ها، و مقابله با چالش ساخت ابررایانه‌های یکپارچه کوانتومی و در نتیجه برداشتن اولین گام‌ها برای ارائه به خود می‌بالد. نوید محاسبات کوانتومی در سطح صنعت.

با استفاده از پلتفرم کوانتومی انویدیا، محققان می‌توانند پردازنده‌های کوانتومی را در مقیاس و با عملکردی بسیار فراتر از آنچه امروزه در پردازنده‌های کوانتومی فیزیکی به دست می‌آیند شبیه‌سازی کنند. این به آنها امکان می دهد تا الگوریتم های کوانتومی بهتری را برای پردازنده های آینده طراحی و توسعه دهند. توسعه‌دهندگان کوانتومی CUDA می‌توانند برنامه‌های کلاسیک کوانتومی یکپارچه را با استفاده از CPU، GPU، QPS شبیه‌سازی‌شده و QPS فیزیکی با هم کشف و آزمایش کنند، که هر کدام بخش‌هایی از گردش کار را به بهترین شکل انجام می‌دهند.

و اکنون، با افزودن DGX Quantum، مشتریان می‌توانند سیستم‌های کلاسیک کوانتومی یکپارچه را با قابلیت استفاده از محاسبات GPU بلادرنگ برای امکان تصحیح خطا، کنترل کالیبراسیون و الگوریتم‌های ترکیبی در مقیاس به کار گیرند.

تا زمانی که کوانتوم بیاید

Costa از Nvidia اشاره کرد که پلتفرم کوانتومی Nvidia بر فعال کردن و همکاری با کل اقتصاد مرتبط با محاسبات کوانتومی متمرکز شده است، که طی دو سال گذشته به سرعت گسترش یافته است. انویدیا با سازندگان سخت‌افزار کوانتومی، شرکت‌های نرم‌افزار و چارچوب‌های شبیه‌سازی، و همچنین سازندگان و ادغام‌کننده‌های سیستم، CSP‌های بزرگ و مراکز تحقیقاتی در سراسر جهان همکاری کرده است. از جمله شرکای کوانتومی انویدیا فراتر از ماشین‌های کوانتومی می‌توان به Atom Computing، IonQ و مدارهای کوانتومی آکسفورد اشاره کرد.

در GTC، مدیر عامل انویدیا، هوانگ، خاطرنشان کرد که «جامعه تحقیقات کوانتومی و جامعه توسعه واقعاً در سراسر جهان پر جنب و جوش است. کلی چیزهای جالب برای رفتن و حل کردن وجود دارد.»

با این حال، او هشدار داد که “به طور کلی یک دهه و دو دهه دیگر تا … سیستم های کوانتومی به طور گسترده مفید است.”

حتی زمانی که این سیستم ها به وجود بیایند، هیبریدهای کلاسیک کوانتومی احتمالاً همچنان در کار خواهند بود.